滴两滴就能「长」出牙釉质？浙大团队发明仿生修补液
滴两滴就能「长」出牙釉质？浙大团队发明仿生修补液
说起补牙，大家总是有种莫名的恐惧，甚至宁愿忍受蛀牙的折磨，都不愿意去补牙。而牙齿的损坏往往是源于牙釉质的破坏。牙釉质就像牙齿的「保护伞」，但是自恒牙长成的第一天起，牙釉质就开始不断地缓慢消耗，比如细菌酵解食物中的糖类物质释放出酸、酸性饮料里的物质都会加速它的消耗。因此，修复牙釉质堪称是仿生领域一项最「硬」的挑战。
图引 牙齿的剖面结构（图源：浙江大学）
浙江大学神奇发明，两滴药水就能「长」出牙釉质！
图引 人牙修复实验（图源：浙江大学）
此前，浙江大学化学系唐睿康教授团队在Science Advance上发表了一篇题为「Repair of tooth enamel by a biomimetic mineralization frontier ensuring epitaxial growth」的文章（图 1），研究团队发明了一种「药水」- 仿生修补液，在牙釉质的缺损处滴上两滴，结果发现 48 小时内缺损表面就能够「长」出 2.5 微米晶体修复层，其成分、微观结构和力学性能与天然牙釉质几乎一致，并与原有组织无缝连结。总的来说，这种全新的牙釉质修补材料，滴在牙齿上就可以「长」成全新的牙釉质。该研究提出了一种全新的修复策略，有望将牙修复从「填补」时代带入到「仿生再生」 阶段。
图 1 相关研究（图源：Science Advance）
之后，浙江大学医学院附属口腔医院的谢志坚、陈卓教授团队联合唐睿康教授在Australian Endodontic Journal期刊发表了一篇题为「The effect of calcium phosphate ion clusters in enhancing enamel conditions versus Duraphat and Icon」的文章，该研究强调了磷酸钙离子簇（CPIC）材料在牙齿表面形成有序的晶体，其硬度和弹性模量与天然牙釉质相似，是一种很有潜力的牙釉质再矿化材料。总的来说，该研究认为 CPIC 材料有望在预防牙科领域得到广泛应用，并为牙釉质再矿化提供新的解决方案。
图 2 相关研究（图源：Australian Endodontic Journal ）
北航联合北大团队 Science 发文：史上最强人造牙釉质！
2022 年 2 月 4 日，来自北京航空航天大学江雷院士、郭林教授联合北京大学口腔医院邓旭亮教授团队在Science期刊发表了一篇题为「Multiscale engineered artificial tooth enamel」的文章，研究人员通过双向冷冻对齐组装形成了羟基磷灰石（HA）纳米线与聚乙烯醇交织的无定形晶间相（AIP）涂层，设计出一种具有多尺度高度有序的 HA 层次结构的人造牙釉质（ATE），实现了天然牙的成分、结构（紧密有序）以及性能（力学及再矿化）的完美复刻。研究结果表明，所获得的 ATE 表现出出色的机械性能，实现了高刚度（105.6 ± 12.1 GPa）、硬度（5.9 ± 0.6 GPa）、强度、粘弹性和韧性的完美组合，不仅超过了已报道的 HA 基复合材料和陶瓷-聚合物基复合材料，甚至超过了天然牙釉质。总的来说，该研究为人造牙釉质的宏观组装提供了理论借鉴和设计基础。
图 3 相关研究（图源：Science）
浙江大学最新研究：颗粒组装与融合实现牙釉质再生！
2023 年 9 月 24 日，来自浙江大学医学院附属口腔医院陈卓教授团队在Advanced Healthcare Materials期刊发表了一篇题为「ACP-Mediated Phase Transformation for Collagen Mineralization: A New Understanding of the Mechanism」的文章，研究人员提出了一种无定形磷酸钙（ACP）介导的胶原纤维矿化途径，并利用随机光学重建显微镜技术，首次通过实验证实了 ACP 纳米颗粒可以渗透到胶原纤维内部。随后，ACP 介导的相变在胶原原纤维内发生，形成羟基磷灰石（HAP）微晶，与磷酸钙离子（CPI）介导的矿化实现的机械性能相比，显著增强了矿化胶原原纤维的机械性能，并且与天然对应物相似。
总的来说，该研究提供了通过颗粒介导的相变进行胶原蛋白矿化的新范例，加深了对胶原原纤维矿化背后机制的理解，并为硬组织修复提供了有前景的新策略。
图 4 相关研究（图源：Advanced Healthcare Materials）
牙齿再生不是梦：单细胞分析助力干细胞衍生类器官产生牙釉质！
2023 年 10 月 23 日，来自美国华盛顿大学医学院干细胞与再生医学研究所的 Ammar Alghadeer 团队在Developmental Cell期刊发表了一篇题为「Single-cell census of human tooth development enables generation of human enamel」的文章，研究人员利用单细胞组合索引 RNA 测序（sci-RNA-seq）技术，构建了人类牙齿发育的时空图谱，并鉴定了成釉细胞分化过程中的调控机制。此外，该研究也确定了在胎儿发育过程中参与支持细胞和成釉细胞之间的关键信号通路，并在诱导多能干细胞（iPSCs）中成功实现了人成釉细胞的分化。总的说来，该研究为未来牙齿再生的发展奠定了基础。
图 5 相关研究（图源：Developmental Cell）
修复牙釉质：空军军医大学制备仿生自成熟矿化系统！
2024 年 1 月 4 日，来自空军军医大学牛丽娜教授团队在Advanced Materials期刊发表了一篇题为「Derivation of Dental Epithelial-like Cells from Murine Embryonic Stem Cells for Tooth Regeneration」的文章，研究人员开发了一种仿生自成熟矿化系统，包括 RNA 稳定的无定形磷酸钙（RNA-ACP）和 RNase。研究发现，RNA-ACP 以外延晶体生长的形式诱导初始矿化，而唾液中存在 RNase 则可自动触发仿生自成熟这一过程。除此之外，研究结果也表明，RNA 降解可促进 RNA-ACP 的构象重排，并且能够有效排出先前引入的有机物。同时，这一排挤过程也能够促进横向晶体生长，从而产生更致密的珐琅状磷灰石晶体。总的来说，该研究提出了一种临床中有效修复牙釉质的仿生矿化策略，并为生物矿物的形成机制研究提供了新思路。
图 6 相关研究（图源：Advanced Materials）
苏黎世大学最新发现：牙齿釉质形成的关键调节蛋白 Nogo-A！
2024 年 10 月 20 日，来自瑞士苏黎世大学口腔生物学研究所的 Thimios Mitsiadis 教授团队在International Journal of Oral Science期刊发表了一篇题为「An unexpected role of Nogo-A as regulator of tooth enamel formation」的文章，研究人员利用转基因小鼠模型，探讨了 Nogo-A 在牙齿发育过程中的表达及其功能。研究结果表明，Nogo-A 在牙齿发育中具有重要作用，其在牙源性上皮中的缺失会导致牙釉质形成缺陷。同时，该研究也强调了细胞内 Nogo-A 对调控成牙细胞分化相关基因的表达起到重要作用。总的来说，该研究揭示了 Nogo-A 在调控牙齿特异性发育过程中的重要性，并为探索牙釉质缺陷的发生机制及牙齿组织再生的潜在治疗应用提供新视角。
图 7 相关研究（图源：International Journal of Oral Science）
总的来说，上述研究成果为牙齿釉质形成研究提供了重要启示，同时也为牙釉质修复和牙齿再生带来了光明前景！